CN102538198A - 一种加热导热油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加热导热油的方法，所述导热油在生物柴油生产中作为加热介质；该方法包括：将达到进料温度的生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧，并使所述导热油吸收所述燃烧释放的热量；所述进料温度为75-150℃；所述生物柴油重质油酯在0.5kPa的压力下，沸程在280℃以上。通过本发明的方法，有效地降低了加热导热油的成本，并且解决了生物柴油重质油酯处理困难的问题，上述生物柴油重质油酯的燃烧成功点火率高达93％以上。
Description
技术领域
本发明涉及可再生能源领域，具体地，涉及一种加热导热油的方法。
背景技术
生物柴油(Biodiesel)是生物质能的一种，是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等含有长链脂肪酸甘油三酯的材料作为原料油，通过酯交换法制成的长链脂肪酸的单烷基酯，是能够用于替代石化柴油的可再生性柴油燃料。
现有的工业化生产生物柴油的工艺中，采用酯交换法得到的生物柴油粗产品中除含有生物柴油外，还含有重质油酯。由于重质油酯燃烧性能较差，需要通过对生物柴油粗产品的分馏来分离生物柴油和重质油酯。
生物柴油生产过程中，进行酯化、脱水和分馏都需要达到加热温度的导热油作为加热介质以提供热量。现有的加热导热油的方法是通过燃烧石化柴油等常规燃料以使导热油吸收燃烧释放的热量。但是，由于石化柴油等常规燃料的成本较高，因此现有的加热导热油的方法存在成本过高的缺陷。
发明内容
为了克服现有的加热导热油的方法存在成本过高的缺陷，本发明提供了一种加热导热油的方法。
本发明的发明人发现：分离生物柴油得到的生物柴油重质油酯在40℃下的运动粘度大于500mm2/s，需要在60℃保温的条件下储存，且市场需求量较小，因而利用价值较低而储存成本较高，因此存在处理困难的问题。为了有效地处理上述生物柴油重质油酯，本发明的发明人进行了努力地探索，出乎意料地发现，该生物柴油重质油酯在75℃及以上时运动粘度大大降低，并且具有接近于石化柴油的燃烧热值，完全可以用于燃烧以加热导热油，并进而用于生物柴油的生产，由此得到了本发明。
根据本发明提供的一种加热导热油的方法，所述导热油在生物柴油生产中作为加热介质；该方法包括：将达到进料温度的生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧，并使所述导热油吸收所述燃烧释放的热量；所述进料温度为75-150℃；所述生物柴油重质油酯在0.5kPa的压力下的沸程在280℃以上。
通过本发明的方法，有效地降低了加热导热油的成本，并且解决了上述生物柴油重质油酯处理困难的问题，上述生物柴油重质油酯的燃烧成功点火率高达93％以上。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明中，未做相反说明的情况下，所述的压力的数值均指绝压。
根据本发明提供的一种加热导热油的方法，所述导热油在生物柴油生产中作为加热介质；该方法包括：将达到进料温度的生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧，并使所述导热油吸收所述燃烧释放的热量；所述进料温度为75-150℃；所述生物柴油重质油酯在0.5kPa的压力下，沸程在280℃以上。
其中，所述生物柴油的生产可以为已知的工艺，例如可以为文献(韩明汉等，生物柴油制备技术的研究进展，2006年第12期，1119-1124页)中列举的工艺，具体地，可以为酯交换工艺；更具体地，可以包括酯交换、蒸馏脱甲醇、脱水、脱甘油和生物柴油分馏等步骤。所述导热油可以作为上述各个步骤中的加热介质，特别是可以做为酯交换步骤、蒸馏脱甲醇步骤和生物柴油分馏步骤中的加热介质。
其中，所述导热油的选择可以为常规的选择，例如，联苯和联苯醚低熔混合物型导热油、烷基萘型导热油或烷基联苯型导热油。可以根据加热的具体条件选择导热油的组成，例如，可以采用氢化三联苯。
其中，所述生物柴油重质油酯是指生物柴油分馏步骤中，分离出生物柴油后剩余的重质油酯。本发明中，在没有相反说明的情况下，在0.5kPa的压力下的沸程为250-280℃的馏分为生物柴油，沸程高于280℃的馏分为重质油酯。
其中，所述燃烧器可以为常规的石化重油燃烧器，例如可以为购自北京科能诺得能源技术有限公司的型号为KN-400AG的燃烧器。
其中，所述进料温度是指所述生物柴油重质油酯进入燃烧器喷枪的温度，为了节省加热重质油酯至所述进料温度所消耗的能源，并且提高点火成功率，优选情况下，所述进料温度为100-150℃，进一步优选为130-140℃，更进一步优选为134-136℃，最优选为135℃。
其中，为了提高点火成功率，并且为了更高效地加热导热油，避免燃烧不充分或燃烧废气带走过多热量并且利于导热油炉内的对流传热以防止导热油内局部过热，优选情况下，所述燃烧的条件还包括：相对于每公斤的所述生物柴油重质油酯，雾化所用的空气的量为0.4-0.6立方米，进一步优选为0.45-0.55立方米，最优选为0.5立方米；空气的总用量为20-40立方米，进一步优选为25-35立方米，最优选为30立方米。此处，空气的体积为室温下的数值。
其中，优选情况下，在所述燃烧器中，所述生物柴油重质油酯被雾化为平均直径30-80μm的液滴。雾化后的液滴的平均直径是指用激光雾化液滴粒度分析仪测定的数值。
其中，优选情况下，所述生物柴油重质油酯的进料压力为0.3-0.7MPa，进一步优选为0.45-0.55MPa。
其中，优选情况下，空气的进料压力为0.3-0.7MPa，进一步优选为0.45-0.55MPa。
其中，所述燃烧器中的点火方式可以为常规的方式。
其中，优选情况下，为了使得所述生物柴油重质油酯达到所述进料温度的方法包括：用温度高于所述进料温度的蒸汽加热所述生物柴油重质油酯。例如，可以使用压力为0.7MPa左右，温度为165℃左右的蒸汽加热所述生物柴油重质油酯至进料温度。
其中，优选情况下，使得所述生物柴油重质油酯达到所述进料温度的方法包括：用温度高于所述进料温度的导热油加热所述生物柴油重质油酯。例如，可以使用温度为325℃左右的导热油加热所述生物柴油重质油酯至进料温度。
其中，根据本发明的一种优选实施方式，使得所述生物柴油重质油酯达到所述进料温度的方法包括：先后用温度高于所述进料温度的蒸汽和温度高于所述进料温度的导热油加热所述生物柴油重质油酯。该优选实施方式特别适合在缺少温度高于所述进料温度的导热油时使用。即，先用温度高于所述进料温度的蒸汽加热所述生物柴油重质油酯达到所述进料温度，以使所述生物柴油重质油酯燃烧，将温度低于所述进料温度的导热油加热至温度高于所述进料温度，然后换用温度高于所述进料温度的导热油加热所述生物柴油重质油酯至进料温度。
具体地，该优选实施方式可以按以下方法实现：
使用压力为0.7MPa左右，温度为165℃左右的蒸汽将温度为60℃左右的所述生物柴油重质油酯加热至75-120℃(进一步优选为80-100℃，更进一步优选为90℃)，并使75-120℃的所述生物柴油重质油酯燃烧以加热温度为75℃以下的导热油，当导热油的温度升高至150℃以上时，停止使用蒸汽加热所述生物柴油重质油酯，并且用150℃以上的导热油加热所述生物柴油重质油酯至100-150℃(进一步优选为130-140℃，更进一步优选为134-136℃，最优选为135℃)，并使100-150℃的所述生物柴油重质油酯燃烧以继续加热导热油。
其中，优选情况下，所述导热油的沸点高于330℃，吸收所述燃烧释放的热量后的导热油的温度为至少310℃，进一步优选为315-330℃。
其中，可以通过常规的方法实现对所述燃烧的控制，即，根据导热油的温度控制所述生物柴油重质油酯的燃烧速度，具体地，当导热油的温度达到设定温度上限时，燃烧器自动熄火，当导热油的温度降至设定温度下限时，燃烧器自动点火。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
以下通过实施例进一步详细说明本发明。
具体地，通过实施例1-4与对比例1的比较，说明进料温度为75℃以下时，所述生物柴油重质油酯的燃烧性较差。
通过实施例1-4与对比例2的比较，说明本发明提供的方法可以获得与燃烧普通石化重油相似的效果。
通过实施例1和2与实施例3和4的比较，说明优选进料温度为130-140℃可以提高点火成功率。
制备实施例1
本制备实施例用于说明生物柴油重质油酯的来源。
在高压反应釜中，按摩尔比为9∶1加入动物油和甲醇，在260℃的温度下且压力为6.5MPa下反应2小时后得到酯交换产物，蒸馏除去过量的甲醇后，在90℃的温度下将酯交换产物与0.1-0.3％体积的水混合后接触2小时以去除甘油和过量的甲醇，然后去除水相，并蒸馏去除9kPa下沸点低于210℃的轻组分后得到的产物即为生物柴油粗产品。
将生物柴油粗产品加热至210℃后通入减压蒸馏罐中，蒸馏罐中的压力为0.75±0.25kPa(绝压)，蒸馏罐罐底液体的温度为265±15℃；所述生物柴油粗产品通过蒸馏，产生馏出物，馏出物进入收集器后温度降至90±10℃，馏出物在收集器中冷凝产生的液体即为生物柴油；蒸馏罐罐底液体即为生物柴油重质油酯。将所述生物柴油重质油酯在60℃的伴温条件下储存待用。
按照GB/T 265-1988《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》中规定的方法，测得上述生物柴油重质油酯在40℃下的运动粘度为520mm2/s。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的加热导热油的方法。
本实施例中，导热油的起始温度为30℃。
将制备实施例1得到的60℃的生物柴油重质油酯用压力为0.7MPa左右，温度为165℃左右的蒸汽加热至90℃，并使90℃的所述生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧以加热温度为30℃的导热油，其中，燃烧器为购自北京科能诺得能源技术有限公司的型号为KN-400AG的燃烧器，。相对于每公斤的所述生物柴油重质油酯，雾化所用的空气的量为0.5立方米；空气的总用量为30立方米。所述生物柴油重质油酯通入燃烧器的压力为0.5MPa，空气的通入压力为0.5MPa，所述生物柴油重质油酯被雾化为平均直径50μm的液滴。
当导热油的温度升高至155℃时，停止使用蒸汽加热所述生物柴油重质油酯，并且用155℃的导热油加热所述生物柴油重质油酯至135℃，并使135℃的所述生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧以继续加热导热油至315-330℃，其中燃烧器和燃烧条件如上。
将导热油用于生物柴油生产中作为生物柴油分馏步骤的加热介质，释放热量后的导热油(温度约为250-280℃)返回并再次吸收所述生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧释放的热量，以再次达到315-330℃的温度。
当被所述生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧释放的热量加热的导热油的温度达到330℃时，燃烧器自动熄火，熄火后当导热油的温度降至315℃时，燃烧器自动点火，完成一个控制循环。
在10000次控制循环中，自动点火成功率为99％。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的加热导热油的方法。
本实施例中，导热油的起始温度为200℃。
将制备实施例1得到的60℃的生物柴油重质油酯用200℃的导热油加热至135℃，并使135℃的所述生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧以加热温度为200℃的导热油至325±3℃，其中燃烧器和燃烧条件与实施例1相同。
将导热油用于生物柴油生产中作为生物柴油分馏步骤的加热介质，释放热量后的导热油(温度约为250-280℃)返回并再次吸收所述生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧释放的热量，以再次达到315-330℃的温度。
采用与实施例1相同的点火控制方式。
在10000次控制循环中，自动点火成功率为99％。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的加热导热油的方法。
本实施例中，导热油的起始温度为200℃。
采用实施例2的方法加热导热油，所不同的是，将制备实施例1得到的60℃的生物柴油重质油酯用200℃的导热油加热至105℃，并使105℃的所述生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧以加热温度为200℃的导热油至315-330℃℃的温度。
采用与实施例1相同的点火控制方式。
在10000次控制循环中，自动点火成功率为95％。
实施例4
本实施例用于说明本发明提供的加热导热油的方法。
本实施例中，导热油的起始温度为200℃。
采用实施例2的方法加热导热油，所不同的是，将制备实施例1得到的60℃的生物柴油重质油酯用200℃的导热油加热至95℃，并使95℃的所述生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧以加热温度为200℃的导热油至315-330℃的温度。
采用与实施例1相同的点火控制方式。
在10000次控制循环中，自动点火成功率为93％。
对比例1
本对比例用于现有的加热导热油的方法。
本对比例中，导热油的起始温度为200℃。
采用实施例2的方法加热导热油，所不同的是，将制备实施例1得到的60℃的生物柴油重质油酯加热至70℃，然后使70℃的生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧以加热温度为200℃的导热油至315-330℃，采用与实施例1相同的点火控制方式。
在10000次控制循环中，自动点火成功率为36％。
对比例2
本对比例用于现有的加热导热油的方法。
本对比例中，导热油的起始温度为200℃。
采用实施例2的方法加热导热油，所不同的是，将制备实施例1得到的60℃的生物柴油重质油酯替换为200号重油，并将200号重油加热至95℃，然后使95℃的200号重油经燃烧器燃烧以加热温度为200℃的导热油至315-330℃，采用与实施例1相同的点火控制方式。
在10000次控制循环中，自动点火成功率为96％。
Claims (9)
1.一种加热导热油的方法，所述导热油在生物柴油生产中作为加热介质；该方法包括：将达到进料温度的生物柴油重质油酯经燃烧器燃烧，并使所述导热油吸收所述燃烧释放的热量；所述进料温度为75-150℃；所述生物柴油重质油酯在0.5kPa的压力下的沸程在280℃以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述进料温度为130-140℃。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述燃烧的条件还包括：相对于每公斤的所述生物柴油重质油酯，雾化所用的空气的量为0.4-0.6立方米，空气的总用量为20-40立方米。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述燃烧器中，所述生物柴油重质油酯被雾化为平均直径30-80μm的液滴。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述生物柴油重质油酯的进料压力为0.3-0.7MPa，空气的进料压力为0.3-0.7MPa。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使得所述生物柴油重质油酯达到所述进料温度的方法包括：用温度高于所述进料温度的蒸汽加热所述生物柴油重质油酯。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使得所述生物柴油重质油酯达到所述进料温度的方法包括：用温度高于所述进料温度的导热油加热所述生物柴油重质油酯。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使得所述生物柴油重质油酯达到所述进料温度的方法包括：先后用温度高于所述进料温度的蒸汽和温度高于所述进料温度的导热油加热所述生物柴油重质油酯。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，吸收所述燃烧释放的热量后的导热油的温度为至少310℃。
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| CN101875864A (zh) * | 2009-10-10 | 2010-11-03 | 粟定纲 | 一种轻质柴油的制备方法 |
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| CN103557723A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-02-05 | 七台河宝泰隆圣迈煤化工有限责任公司 | 重质油/导热油换热器 |
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